CN1693574A - 一种真丝纤维等离子体接枝增重的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用等离子体技术对真丝纤维进行低温接枝增重处理的方法。其技术方案是先对真丝纤维进行精练、洗涤、干燥处理，再进行低温等离子体处理和接枝增重处理。由于等离子体处理后真丝纤维的内、外表面的部分蛋白质分子价键断裂，产生活性基团，使接枝反应比较温和，有效地减少了对真丝纤维的损伤；接枝液中含有乙烯基接枝单体、非离子表面活性剂等，能在真丝纤维的内、外表面发生接枝共聚反应，从而，可赋予真丝织物厚实、增弹的改性效果。它还解决了自聚物粘附绸面及接枝设备，给工业化生产带来困难的问题，具有工艺简单、节能高效、有利于清洁生产和环境保护的优点，应用前景广阔。

Description

一种真丝纤维等离子体接枝增重的方法

                          技术领域

本发明所属技术领域为纺织材料的功能性整理，特别涉及一种利用等离子体技术对真丝纤维进行低温接枝增重的方法

                          背景技术

蚕丝纤维具有明亮的光泽，平滑柔软的手感，是一种高档的纺织面料。蚕丝纤维主要由丝素和丝胶两种蛋白质组成，其中丝胶约占丝纤维全部重量的25％，每根单丝的中间为丝素，外部为丝胶。丝胶分子呈不规则排列的非晶体结构，且愈接近丝素部分，其结晶性愈明显，但其结晶部分是远小于丝素部分。因此丝素与丝胶相比，后者的极性要大，水溶性也大。长期以来，真丝绸纤维的染色加工都是采用先去除丝胶的加工方式，通过精练脱去真丝纤维表面的丝胶，这样，蚕丝纤维的重量减轻了约25％，纤维变细，使真丝织物存在着耐磨擦性差、折皱回复性差、洗可穿性差等缺陷。而真丝织物用乙烯基单体进行接枝共聚可以提高抗皱性、硬挺性和厚实感，甚至可使丝织物具有一定的抗泛黄能力。因此，接枝增重真丝纤维是改善丝纤维服用性能的有效途径之一。

增重真丝纤维的加工方法主要有以下两类：一类是在丝素纤维上进行化学接枝，以达到增加纤维的重量、改善丝纤维服用性能的目的，主要的加工方法有：(1)用锡盐类金属离子处理真丝纤维；(2)用乙烯基单体通过引发剂的引发作用在纤维上引入聚乙烯基共聚物。另一类是固着丝胶的方法，通过封闭或交链丝胶纤维上的极性基团，以达到固着丝胶增加丝纤维重量的加工方法，主要作用的化学试剂有：(1)醛或醛的衍生物；(2)重金属盐类；(3)丹宁(鞣酸)类；(4)合成树脂类。

锡盐类金属离子增重丝纤维的方法是把丝制品置于氯化锡溶液中和磷酸钠溶液(磷酸盐化)中交替地浸泡，每次经处理后的丝纤维都要洗涤和酸化，经多次处理使丝纤维增加到足够重后，最后用硅酸钠溶液处理。用该方法加工工艺较复杂，而且最终产品很大程度取决于加工的特殊条件；还由于经锡盐加工处理后的丝纤维表面是以硅酸锡胶体形式存在，有变为晶体状形态的趋势，这使丝纤维受到一定程度的破坏，当过度增重，特别是有微量盐和离子存在时，都会损伤纤维，因此，丝纤维的牢度、耐用性受到很大影响。

乙烯基单体通常是在引发剂的引发下与丝纤维(丝素)形成接枝共聚物的方法，其单体主要有疏水性单体和亲水性单体两大类。如苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯等。其引发剂主要为过硫酸盐，如过硫酸钾、过硫酸铵等；其主要缺点是乙烯基单体接枝共聚时需较高的温度，一般需在80℃；此外，乙烯基单体除了与丝纤维形成接枝共聚之外，还会在纤维表面和接枝液中形成大量的乙烯基均聚物，均聚物的存在和接枝共聚的不均匀性对纤维的染色性是不利的，如降低纤维的染色牢度和产生染色色花等；因此如何在工业化生产中有效地去避免乙烯基均聚物的产生和提高接枝共聚物在纤维上分布均匀性是这类加工方法的两大难点。在本发明作出之前，公开号为CN1603509A的发明专利“紫外光直接辐照真丝绸形成接枝共聚物的方法”中描述了紫外光直接辐照，其特点是可避免间接辐照方法使用光引发剂和光敏剂引起的缺点，有效地去避免乙烯基均聚物的产生，提高真丝绸的品质。但是用紫外光辐照真丝绸表面，直接激发真丝绸上的丝素大分子，产生反应活性点的方法将会带来一些问题，因为真丝纤维是有十八种氨基酸组成的蛋白质纤维，紫外光的直接辐照会使真丝纤维中的部分氨基发生分解，从而使真丝纤维泛黄，使丝素大分子产生脆性而影响其强力。

用丝胶固着的方法来增重真丝纤维，是通过交联变性降低丝胶的水溶性，使其成为蚕丝表面能持久保留的部分，以达到充分利用丝胶、增重真丝纤维，并省却或缩短脱胶工序，减少丝素损伤的目的。公开号为CN1262713A的发明专利“利用丝胶固定的纱线制造机织或针织织物的方法和由此方法制造的机织或针织织物”中描述了用三嗪骨架交联反应固着丝胶的方法，所用的整理剂是三聚氰酸盐及其衍生物或三聚嗪酸衍生物的活性染料；公开号为CN1431357A的发明专利“一种增重真丝纤维的加工方法”中描述了用固着剂为含有镧、铈和钕离子中的一种或几种的稀土金属盐，浓度为0.01～0.10g/ml，固着促进剂为铵盐类化合物，浓度为0.01～0.10g/ml。

在上述两种丝胶固着的技术方案中，第一种由于所使用的三聚氯氰在空气中不稳定，有挥发性，极易吸湿，并能与水直接反应而降低其反应性，实际生产时对环境要求较高，因此，难以适应印染加工的要求。而三聚氯氰衍生物的活性染料固着丝胶的缺点是：在去除未固着或固着不牢固的丝胶时，活性染料会因水解而从纤维上脱落下来，既浪费了染料，又加重了污水处理量。第二种由于所使用的镧、铈和钕等稀土金属盐的浓度太高，为0.01～0.10g/ml，这些重金属离子对后面的污水处理将增加难度，因为目前均采用生化技术(活性污泥法或生物膜法)进行污水处理，而镧、铈和钕等重金属离子的存在均对微生物有毒杀作用。另外，丝胶固着仅仅只能起到对真丝纤维增重作用而无法对其进行改性，因此仍显不足。

总之，以上所提及的这些增重真丝纤维的加工方法均存在着一定的缺点，尤其是对环境的污染影响较大，目前难以实现工业化生产。

                         发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种有效降低环境污染、对真丝纤维强力影响小，且能对真丝纤维进行改性、接枝增重效果明显的加工方法。

本发明所述的一种增重真丝纤维的加工方法，先对真丝纤维进行精练、洗涤、干燥处理，再对它们进行低温等离子体处理和接枝增重处理，所述的低温等离子体处理，电源采用射频电源，电极布置采用电容偶合式或电感偶合式，背底压力0.1～5Pa，工作气体的工作压力10～100Pa，放电功率30～300W，处理时间3～15分钟；所述的接枝增重处理，先制备接枝液，它由含有乙烯基单体的接枝单体混合液、非离子表面活性剂和溶剂组成，接枝单体的加入量为被接枝增重真丝纤维重量的20～80％，非离子表面活性剂浓度为0.5～2.5g/1，由pH值调节剂调节接枝液的pH值为3～5；再将被接枝增重真丝纤维置于浴比为1∶10～100的接枝液中进行接枝处理，溶液温度为30～55℃，处理时间为20～60分钟。

上述技术方案中，所述的真丝纤维为桑丝纤维或柞丝纤维。所述的低温等离子体工作气体为纯氩气、纯氧气、纯氦气、纯氮气中的一种或一种以上的混合气体。所述的乙烯基单体为苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯单体或其相应的取代物或衍生物；所述的含有乙烯基单体的接枝单体混合液为上述乙烯基单体中的一种或几种的混合液。所述的非离子表面活性剂为平平加0、渗透剂JFC或它们的混合物。所述的pH值调节剂为有机酸甲酸、乙酸或无机酸硫酸、磷酸、盐酸，及其它们的混合物。

本发明所述的增重真丝纤维的加工方法与现有技术相比，具有以下特点：

1.本发明利用等离子体技术使工作气体电离成离子态，并轰击和刻蚀真丝纤维的内、外表面，使真丝纤维的内、外表面的部分蛋白质分子价键断裂，产生活性基团，该类活性基团在接枝过程中起引发剂的作用，在将真丝纤维导入接枝液中时，能在30～55℃的较低温度下发生接枝反应，而常规的过硫酸盐引发接枝共聚时需80℃的较高的温度，因此，接枝反应比较温和，有效地减少了对真丝纤维的损伤，且具有工艺简单、节能高效、有利于清洁生产和环境保护的优点。

2.本发明采用的技术方案是对已脱胶的真丝纤维(而不是真丝织物)进行等离子体处理，再在接枝液中进行接枝增重加工，这样能提高丝纤维接枝增重的均匀性。该方法在不影响真丝原有风格的基础上、可通过控制接枝剂的浓度来控制接技程度，使接枝量恰到好处，可赋予真丝织物厚实、增弹的改性效果。

3.由于采用了等离子体处理技术，使接枝反应仅发生在真丝纤维的内、外表面的部分，进行定点、定向接枝，而在接枝液中不发生共聚反应，因此，在溶液中无接枝单体的均聚和自聚反应发生，解决了自聚物粘附绸面及接枝设备，给工业化生产带来困难的问题，对环境污染小，且接枝液能重复利用，不再作为废液直接排放，因而也减轻了接枝处理成本

4.本发明所述的技术方案，在采用低温等离子处理和接枝处理后，真丝纤维再经染色和整理加工，形成真丝色丝产品，或直接织成机织布或针织布后再进行染色和整理加工，由于后道处理均为常规加工，因此，技术成熟，工艺简单，极易推广使用。

                        附图说明

附图1是本发明技术方案实施例的工艺流程图。

                         具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见附图1所示，一种真丝纤维等离子体接枝增重的方法，包括如下步骤：准备生丝绞纱或筒子纱材料，用真丝精练剂精练处理，洗涤与干燥、等离子体处理、接枝增重、洗涤、染色、烘干和整理等步骤。

在精练剂精练处理步骤中，用真丝快速精练剂、常规工艺去除丝胶蛋白质，然后采用一道90℃的热水洗，一道60℃的温水洗，一道常温冷水洗，再经离心脱水后热风干燥。

在等离子体处理步骤中，电源采用射频电源，电极布置采用电容偶合式，背底压力2Pa，工作压力30Pa，放电功率70W，处理时间8分钟，工作气体采用纯氧(99.99％)。

在接枝增重处理步骤中，接枝液的制备：接枝单体采用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，加入量为织物重量的70％(即70％的OWF)；非离子表面活性剂采用平平加0，加入量为为1.0g/l；溶剂采用软水，浴比为1∶25，溶剂也可为乙醇、甲醇或其它常规有机溶剂及其混合物。用乙酸调节接枝液的pH值为4。接枝增重处理采用浸渍法，处理温度为45℃，时间为30分钟，得到接枝增重率为26.35％的真丝纤维。

再将接枝增重处理后的真丝纤维进行皂煮处理，皂液用丝光皂，用量1g/l，皂煮时间10分钟，以除去未反应单体；皂煮温度为80～90℃。

在洗涤、染色、烘干和整理等步骤中，采用常规工艺。如无需染色，则洗涤、烘干和整理等即可。

实施例二：

参见附图1，本实施例采用柞丝纤维进行接枝增重，包括如下步骤：准备生丝绞纱或筒子纱材料，用柞丝精练剂精练处理，洗涤与干燥、等离子体处理、接枝增重、洗涤、染色、烘干和整理等步骤。

在精练剂精练处理步骤中，用柞丝精练剂加膨化剂、常规工艺去除丝胶蛋白质，然后采用一道90℃的热水洗，一道60℃的温水洗，一道常温冷水洗，再经离心脱水后，热风干燥。

在等离子体处理步骤中，电源采用射频电源，电极布置采用电容偶合式，背底压力5Pa，工作压力30Pa，放电功率100W，处理时间8分钟，工作气体采用氩气(纯度99.99％)。

在接枝增重处理步骤中，接枝单体采用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，接枝单体的加入量为织物重量的50％(即50％的OWF)；采用浸渍法，溶剂采用软水，浴比为1∶25；匀染剂采用平平加0，加入量为为2.0g/l；接枝溶液的pH值为4，用乙酸调节；接枝处理的温度为45℃，接枝处理时间为40分钟，得到接枝增重率24.22％。

在皂煮处理步骤中，采用丝光皂，用量1g/l，皂煮时间10分钟，以除去未反应单体；皂煮温度为80～90℃。

在洗涤、染色、烘干和整理等步骤中，采用常规工艺。如无需染色，则洗涤、烘干和整理等即可。

实施例三：

本实施例采用甲基丙烯酸羟乙酯增重柞丝纤维的加工方法，包括如下步骤：准备生丝绞纱或筒子纱材料，用柞丝精练剂精练处理，洗涤与干燥、等离子体处理、接枝增重、洗涤、染色、烘干和整理等步骤。

其它步骤均如同实施例二，在接枝增重处理步骤中，用实施例二接枝过的接枝液，补加接枝单体的加入量为织物重量的25％(即25％的OWF)；加入部分水，调节浴比1∶25，补加乙酸调节pH值为4，补加少量平平加0，在45℃条件下进行接枝处理，接枝处理时间为40分钟，得到接枝增重率20.46％。

Claims (6)

1、一种真丝纤维接枝增重的方法，先对真丝纤维进行精练、洗涤、干燥处理，其特征在于：再对它们进行低温等离子体处理和接枝增重处理，所述的低温等离子体处理，电源采用射频电源，电极布置采用电容偶合式或电感偶合式，背底压力0.1～5Pa，工作气体的工作压力10～100Pa，放电功率30～300W，处理时间3～15分钟；所述的接枝增重处理，先制备接枝液，它由含有乙烯基单体的接枝单体混合液、非离子表面活性剂和溶剂组成，接枝单体的加入量为被接枝增重真丝纤维重量的20～80％，非离子表面活性剂浓度为0.5～2.5g/l，由pH值调节剂调节接枝液的pH值为3～5；再将被接枝增重真丝纤维置于浴比为1∶10～100的接枝液中进行接枝处理，溶液温度为30～55℃，处理时间为20～60分钟。

2、根据权利要求1所述的一种真丝纤维等离子体接枝增重的方法，其特征在于：所述的真丝纤维为桑丝纤维或柞丝纤维。

3、根据权利要求1所述的一种真丝纤维等离子体接枝增重的方法，其特征在于：所述的低温等离子体工作气体为纯氩气、纯氧气、纯氦气、纯氮气中的一种或一种以上的混合气体。

4、根据权利要求1所述的一种真丝纤维等离子体接枝增重的方法，其特征在于：所述的乙烯基单体为苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯单体或其相应的取代物或衍生物；所述的含有乙烯基单体的接枝单体混合液为上述乙烯基单体中的一种或几种的混合液。

5、根据权利要求1所述的一种真丝纤维等离子体接枝增重的方法，其特征在于：所述的非离子表面活性剂为平平加0、渗透剂JFC或它们的混合物。

6、根据权利要求1所述的一种真丝纤维等离子体接枝增重的方法，其特征在于：所述的pH值调节剂为有机酸甲酸、乙酸或无机酸硫酸、磷酸、盐酸，及其它们的混合物。